不同食用型蠶豆籽粒中糖和淀粉變化的比較研究

趙娜 王學軍 葛紅

摘要：為探明不同食用型蠶豆種子發育過程中糖和淀粉含量的動態變化規律，以1個糧用型、1個糧菜兼用型和3個鮮食型品種為試驗材料，測定了蠶豆從開花后25 d到完全成熟期間籽粒可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量。結果表明，不同食用類型的蠶豆籽粒生長發育過程中可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量的變化趨勢差異均較大。其中，兼用型和鮮食型蠶豆的可溶性總糖和蔗糖均分別在30 d和35 d達到峰值后逐漸下降，而糧用型呈一直下降趨勢。在開花后30～45 d 的籽粒灌漿階段，鮮食型蠶豆的可溶性總糖和蔗糖含量明顯高于兼用型和糧用型，且兼用型高于糧用型;籽粒發育到成熟期時，3種食用類型的糖分含量水平一致。3種食用類型蠶豆總淀粉含量變化均在開花后25～45 d 籽粒灌漿階段呈逐漸上升的趨勢，在開花后45 d達到最大值后趨于一致。糧用型蠶豆淀粉含量在開花后25～45 d要顯著高于兼用型和鮮食型蠶豆，成熟期沒有差異。以上數據表明，鮮食型蠶豆在籽粒灌漿階段（30～45 d）的可溶性總糖和蔗糖含量較高，淀粉含量較低，食味品質最佳。

關鍵詞：食用類型;蠶豆;籽粒發育;可溶性糖;蔗糖;淀粉

中圖分類號：S643.601?? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0096-04

蠶豆（Vicia faba L.），別稱胡豆、佛豆、羅漢豆等，是我國非常重要的冷季食用豆類[1]，蠶豆富含蛋白質、碳水化合物、膳食纖維、礦物元素等[2-3]。蠶豆廣泛用作糧食、蔬菜、飼料、綠肥[4]。根據蠶豆籽粒的食用價值可以分為糧用型、鮮食型（也稱菜用型）和糧菜兼用型。糧用型蠶豆是收獲干籽粒作為糧食食用的類型，鮮食型蠶豆是指鮮籽粒作為蔬菜食用的類型[5]。目前，蠶豆在我國大部分地區均有種植，雖然大部分仍以糧用蠶豆為主，但是近年來，隨著江蘇等地鮮食蠶豆品種的營養價值、口感及外觀特性等品質日益優良[6]，蠶豆作為蔬菜越來越受人們的喜愛。

蠶豆由于籽粒較大成為種子發育分子和生理研究的模式物種[7]。蠶豆種子中碳水化合物的含量占50%以上，其中淀粉含量45%左右，可溶性糖含量約3%[8]。已有研究表明，蠶豆籽粒在充實過程中，淀粉含量不斷增加，可溶性糖含量下降[9]。但是，不同食用類型蠶豆籽粒之間在生長發育過程中可溶性糖類和淀粉含量變化的差異仍不清楚。因此，本研究通過分析糧用、兼用和鮮食型蠶豆籽粒不同發育時期的可溶性糖類和淀粉含量的變化規律，以期揭示不同食用類型蠶豆鮮籽粒食用品質差異的原因，為人們對不同食用價值蠶豆的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用5個不同食用類型的蠶豆品種：糧用型品種啟豆2號，兼用型品種海門大青皮，鮮食型品種通蠶鮮6號、通蠶鮮7號、日本大白皮，均由江蘇沿江地區農業科學研究所豆類研究中心保存提供。試驗材料均于2015年11月8日種植于江蘇沿江地區農業科學研究所試驗田，冬播，種植密度為 90 000株/hm2，小區長6 m、寬2.2 m，隨機區組設計，3次重復，田間肥力常規管理，施7 500 kg/hm2有機肥作基肥，返青期前施磷酸二銨225 kg/hm2，結合施肥進行灌溉。

1.2 試驗方法

1.2.1 鮮質量和干質量測定 選取生長一致的植株，在2016年3月28日至2016年4月12日蠶豆盛花期時進行掛牌標記開花日期，于開花后25、30、35、40、45、50、55 d（成熟期）分7次取鮮莢（圖1），每個樣品3個生物學重復，剝去莢后，稱籽粒鮮質量。將籽粒110 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒質量，稱干質量。

1.2.2 籽粒可溶性糖類和總淀粉測定 烘干的籽粒樣品磨碎過100目篩后，稱取樣品0.1 g，3次重復，采用蒽酮法[10]測定可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量。

1.2.3 數據分析 應用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS Statistic 20軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 蠶豆籽粒生長和生物量變化

3種不同食用類型的蠶豆籽粒發育在形態上存在差異（圖1），開花后25 d前籽粒大小沒差異，開花30 d之后同一發育時期的鮮食型蠶豆（圖1-C）籽粒生長較快，籽粒最大，其次是兼用型（圖1-B），糧用型籽粒最小（圖1-A）。圖2結果表明，不同食用類型的蠶豆籽粒百粒鮮質量和干質量均在開花后30 d之前無明顯變化，而開花35 d后迅速增加，但百粒鮮質量和干質量的變化趨勢有所差異。3種食用類型品種的籽粒鮮質量變化趨勢一致，均在開花后35 d時快速升高且在40 d后基本不再增加;3種食用類型的籽粒干質量在開花后35 d迅速增加，且隨著時間的延長逐漸增加，在開花后50 d時達到最大值。無論是百粒鮮質量還是干質量，開花 35 d 后均是鮮食型最高，籽粒最大（圖1-C），兼用型次之，糧用型最低。

2.2 不同類型蠶豆籽粒可溶性總糖動態變化的比較

3類品種籽粒的可溶性總糖變化如圖3所示。糧用型品種啟豆2號在開花后25 d的可溶性糖含量最高，隨后呈逐漸降低的趨勢;兼用型品種海門大青皮在開花后30 d最高，而后迅速降低，在開花后50 d稍有增加后又降低;鮮食型品種通蠶鮮7號在開花后25～35 d先降后升，在開花后35 d形成高峰，之后迅速降低。通蠶鮮7號開花后35～45 d的可溶性糖高于其他2種類型，3類品種在成熟期可溶性總糖含量一致。表明不同食用類型蠶豆的可溶性糖積累有差異，糧用型可溶性糖含量積累高峰早于兼用型，兼用型早于鮮食型;在開花后35～45 d的籽粒灌漿階段，鮮食蠶豆的可溶性糖含量明顯高于糧用和兼用型蠶豆，兼用型高于糧用蠶豆，而到成熟期時可溶性糖逐漸轉化為淀粉，3種類型之間沒有差異。

2.3 不同類型蠶豆籽粒蔗糖動態變化的比較

由圖4可知，啟豆2號開花后25 d的籽粒蔗糖含量最高，高于鮮食和兼用型品種，而后迅速降低;海門大青皮呈先升后降的趨勢，在開花后30 d時出現峰值，且高于啟豆2號和通蠶鮮7號，之后逐漸降低;通蠶鮮7號于開花后35 d的蔗糖積累達到高峰，遠高于其他2種類型，35 d以后呈下降趨勢，最后3類品種趨于相同。表明不同食用類型蠶豆的蔗糖積累差異也發生在灌漿至鮮質量最大階段，糧用型積累高峰早于兼用型，兼用型早于鮮食型;鮮食蠶豆的蔗糖含量在開花后35～45 d的灌漿階段明顯高于糧用和兼用型蠶豆，到成熟期時一致。蔗糖含量變化動態與可溶性總糖變化趨勢相一致。

2.4 不同類型蠶豆籽粒淀粉積累動態變化的比較

3類蠶豆籽粒的淀粉積累變化趨勢基本一致，均表現出隨著時間延長逐漸升高，45 d后基本不再變化且趨于一致（圖5）。開花后25～45 d籽粒灌漿階段，糧用型品種啟豆2號的總淀粉含量總是高于其他2種類型;通蠶鮮7號開花后40 d 之前低于海門大青皮，之后與海門大青皮趨于一致。結果表明，在開花后45 d前的鼓粒期間，不同食用型蠶豆籽粒總淀粉含量差異較大;開花后45 d，鮮質量達到最大值，灌漿基本結束，總淀粉含量趨于穩定，3類品種間總淀粉含量相近。

2.5 鮮食型蠶豆籽粒糖和淀粉動態變化

由圖6可見，3個鮮食蠶豆品種籽粒生長發育過程中，可溶性總糖含量變化動態大致相同，均在開花后35 d時出現峰值，隨后逐漸降低。鮮食蠶豆籽粒發育過程中的蔗糖（圖7）與可溶性糖含量變化趨勢基本一致。結果表明，相同食用類型的蠶豆品種在籽粒發育進程中可溶性總糖和蔗糖含量均呈現出相似的動態變化。圖8表明，3個鮮食蠶豆品種的淀粉積累均隨著籽粒發育逐漸上升，開花后45 d時達到最大值，隨后趨于穩定。

3 討論與結論

植物通過光合作用將CO2和水轉化為碳水化合物以維持正常的生長，光合作用產生的碳同化物的分配主要在淀粉與蔗糖之間進行[11]，蔗糖轉化成己糖運輸到淀粉合成器官，從而合成淀粉[12-13]。蠶豆籽粒生長初期，光合作用合成的糖分主要靠種皮內層細胞的胞外轉化酶從韌皮部中轉運，供給迅速生長的胚胎細胞。細胞內糖分既可作為信號物質也可作為基底物質，調控籽粒子葉中傳遞細胞的發育[14]。隨著胚胎的進一步發育，胚乳中糖分水平下降[7]。開花后21 d，胚軸已經伸長，胚芽也已形成，此時在子葉和胚軸中開始出現零散的小淀粉粒，隨后淀粉含量增加，主要貯存在種子子葉中[15]。本研究中，不同食用類型蠶豆籽粒的淀粉含量隨著種子發育均逐漸升高，與植物種子生長過程中淀粉積累過程結果相一致。糧用型蠶豆籽粒的可溶性總糖和蔗糖含量逐漸降低，而鮮食型呈現先升后降趨勢，說明糧用型蠶豆籽粒中糖分隨著發育時期延長逐漸降解，鮮食型籽粒糖分先積累后降解，在開花后35 d出現峰值。由此推測，不同食用類型蠶豆在籽粒發育進程中可能具有不同的糖分和淀粉的降解、積累及相互轉化機制。

糖類物質的組成和含量對果實品質的形成具有重要影響[16]。研究表明，蔗糖是影響菜用大豆籽粒食用品質中甜度的主要因子[17]。可溶性糖含量直接決定甜玉米的食用品質，并且提高甜玉米蔗糖含量可以提高甜玉米品質[18]。葡萄中的糖類物質積累影響果實風味品質[19]。糧用型蠶豆和鮮食型蠶豆由于食用用途不同，對品質的要求不同，鮮食蠶豆的食味品質較為香甜，籽粒較大。本研究表明，在開花后的35～45 d的鮮莢采收階段，鮮食型的糖分含量明顯高于糧用型，而淀粉含量低于糧用型，說明鮮食蠶豆籽粒在這個發育階段，可溶性糖和蔗糖的合成相對較多，而降解較少，同時，淀粉的積累較少。可溶性總糖和蔗糖含量高決定了鮮食型蠶豆籽粒的食味品質較佳。此外，蠶豆種子中含有一定的抗營養因子單寧，單寧主要存在于種皮中，小籽粒種皮的含量較大籽粒高[20]，鮮食型蠶豆籽粒較大，糧用型籽粒偏小。因此，大粒鮮食蠶豆不僅食味品質佳，單寧含量也低，而糖分是造成不同食用類型鮮籽粒品質差異的原因。

不同食用類型蠶豆品種成熟籽粒的可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量沒有差異，糖分和淀粉變化的差異主要發生在籽粒迅速發育生長的灌漿期，這一時期不同食用類型蠶豆品種可能存在不同的糖降解和淀粉積累機制，因此導致不同食用類型蠶豆品種的食用品質存在差異。

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